- •С.Г. Ярушин, А.Г. Схиртладзе
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Часть I.
- •ОБОРУДОВАНИЯ
- •ПРОЕКТИРОВАНИЯ НОВОЙ ТЕХНИКИ
- •2.2. Общие свойства объектов проектирования
- •2.2.1. Реализуемые функции и взаимодействие с внешней средой
- •2.2.2. Функциональная структура
- •2.3. Классификация оборудования
- •2.4. Оценка работы технической системы
- •Контрольные вопросы
- •3.2. Техническая функция (ТФ)
- •Характеристика и отличительные признаки операций Коллера Е
- •3.3. Функциональная структура (ФС)
- •3.4. Описание физического принципа действия
- •3.5. Описание физико-технических эффектов
- •3.6. Техническое решение
- •3.7. Проект
- •3.8. Объект
- •Контрольные вопросы
- •4.1. Критерии развития
- •4.2. Выбор критерия
- •4.3. Показатели качества
- •4.4. Недостатки технического объекта
- •Контрольные вопросы
- •III. Закон гомологических рядов
- •V. Закон прогрессивной эволюции техники
- •5.2. Тенденции технического развития
- •Контрольные вопросы
- •Этапы работ по созданию технического объекта и временные периоды прогнозирования
- •6.1. Метод экстраполяции
- •6.2. Метод экспертных оценок
- •6.3. Метод моделирования
- •6.4. Схема процесса прогнозирования
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •9.1. Определение и виды потребности
- •9.2. Что такое проектирование?
- •9.2.1. Постановка задачи
- •9.2.2. Проектирование как искусство, наука и ремесло
- •9.3. Проектирование с позиции теории отображения
- •9.4. Проектирование и искусственный интеллект
- •9.5. Основные понятия и принципы методологии проектирования
- •9.6. Концепция проектирования
- •9.7. Процедурная модель проектирования
- •9.8. Индивидуальная и коллективная работа
- •Контрольные вопросы
- •10.1. Техническое задание
- •10.2. Техническое предложение
- •10.3. Эскизный проект
- •10.4. Технический проект
- •10.5. Этап разработки рабочей документации
- •Контрольные вопросы
- •11.1. Этапы творческого процесса
- •11.2. Препятствия творчеству
- •11.2.1. Препятствия личного порядка
- •11.2.2. Препятствия организационного порядка
- •Контрольные вопросы
- •12.1. Метод проб и ошибок
- •12.2. Метод адаптивного поиска
- •12.3. Метод случайного поиска
- •Контрольные вопросы
- •ИЗВЕСТНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
- •14.1. Предварительная постановка задачи
- •14.2. Уточненная постановка задачи
- •Контрольные вопросы
- •СИСТЕМОТЕХНИКИ
- •15.1. Сложность современных задач проектирования
- •15.3. Преодоление сложностей традиционного процесса
- •проектирования
- •15.4. Проектирование системы человек - машина
- •ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
- •16.1. Всесторонняя экономия ресурсов
- •16.2. Порядок проведения ФСА
- •16.2.1. Подготовительный этап ФСА
- •16.2.3. Разработка улучшенных проектно-конструкторских решений
- •Пример оценки вариантов
- •16.2.4. Разработка и внедрение результатов ФСА
- •16.3. Дальнейшее развитие ФСА
- •Контрольные вопросы
- •ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
- •17.1. Использование возможностей подсознания
- •17.2. Метод прямой мозговой атаки
- •17.3. Метод обратной мозговой атаки
- •17.5. Синектика
- •Контрольные вопросы
- •18.1. Краткий обзор и классификация эвристических методов
- •18.2. Метод эвристических приемов
- •18.2.1. Количественные изменения
- •18.2.2. Преобразование формы
- •18.2.3. Преобразование структуры
- •18.2.4. Преобразования в пространстве
- •18.2.5. Преобразования во времени
- •18.2.6. Преобразование движения и силы
- •18.2.7. Преобразование материала и вещества
- •18.2.8. Приемы дифференциации
- •18.2.9. Использование профилактических мер
- •18.2.10. Использование резервов
- •18.2.12. Повышение технологичности
- •18.3. Обобщенный эвристический метод
- •19.1. Операции обработки информации
- •19.2. Метафорическое описание и анализ проблемной ситуации
- •Контрольные вопросы
- •МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •20.1. Проектант как «черный ящик»
- •20.2. Проектант как «прозрачный ящик»
- •20.3. Проектант как самоорганизующаяся система
- •20.4. Критерии управления проектными работами
- •Контрольные вопросы
- •АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
- •21.1. Морфологическая комбинаторика
- •21.3. Составление морфологических таблиц
- •21.4. Выбор наиболее эффективных технических решений
- •Комбинация из двух элементов
- •21.5. Пример решения задачи
- •22.1. Матрица взаимодействий
- •22.2. Сеть взаимодействий
- •22.5. Проектирование новых функций
- •Контрольные вопросы
- •23.1. Контрольные перечни
- •23.2. Ранжирование и взвешивание
- •23.2.1. Выбор соответствующей шкалы измерения
- •Контрольные вопросы
- •24.1. Сбор и анализ данных
- •Типовой метод накопления данных
- •24.2. Свертывание данных
- •24.3. Накопление и свертывание
- •24.4. Последовательность действий
- •Критерии методов накопления и свертывания данных
- •Контрольные вопросы
- •ПО ФУНДАМЕНТАЛЬНОМУ МЕТОДУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЭТЧЕТТА
- •Контрольные вопросы
- •26.1. Критерии управления проектными работами
- •26.2. Стратегии проектирования
- •26.3. Как выбрать метод проектирования
- •Схема «Дано - требуется»
- •Часть III
- •КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •Описание синтезированного с помощью ЭВМ известного ФПД датчика тока
- •28.2. Количественный синтез физических принципов
- •действия
- •Физическая сущность эффекта
- •Примеры описания ФЭ
- •29.1. Использование многоуровневых морфологических таблиц
- •29.3. Составление списка требований
- •29.4. Разработка модели оценки технических решений
- •29.5. Алгоритмы поиска решения на И - ИЛИ-дереве
- •Ограничения по типам свертки
- •29.6. Порядок решения задач
- •СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
или же достаточно малыми, чтобы ими можно было пренебречь. Тот факт, что специалисты в США и Европе довольно успешно используют эти ме тоды, заставляет предположить, что эти ошибки не всегда настолько вели ки, чтобы исказить результаты. Таким образом, хотя полностью устранить недостатки этих методов и не удается, можно все же проявить необходи мую осторожность при их использовании.
Укажем, что математически строгие вычисления применимы только для задач низшего порядка, а при сравнении задач высшего порядка неиз бежно некоторое сочетание вычислений с догадками. В качестве практи ческого правила можно рекомендовать во всех случаях, когда имеются сомнения в применимости вычислений, просто сравнивать задачи мыс ленно или путем обсуждения. Иначе не остается ничего другого, как осно вывать свои суждения на субъективных моральных принципах и на вере (полагаясь, таким образом, на стабильность и незыблемость этих принци пов при всех социально-технических изменениях).
Строго говоря, эти методы не очень действенны, хотя есть ситуации, в которых они, по-видимому, уменьшают трудности принятия решений. Однако это может иметь и неприятные последствия, если принимаемые решения носят критический характер.
Легкость применения этих грубых форм оптимизации не должна за темнять необходимость в надлежащем понимании математических прин ципов, используемых при назначении цифровых значений переменным величинам, которые трудно измерить.
Контрольные вопросы
1.В чем состоит суть метода контрольных перечней? Когда и зачем он применяется?
2.Какие шкалы измерений используются при проектном анализе?
3.В чем состоит суть методаранжирования и взвешивания?
24. Накопление и свертывание данных
Одной из важных процедур процесса проектирования, которая стала формироваться и использоваться в последнее время в ряде проектных си туаций, является процедура накопления и свертывания данных [17]. Ее нельзя отнести к самостоятельным методам проектирования, но ее ис пользование в известных методах проектирования может принести боль шую пользу.
Цель этой процедуры - выстраивание и предоставление в визуаль ной форме модели поведения человека, от которых зависят критические проектные решения. Процедура имеет два этапа. Первый - сбор и анализ необходимых для оптимального проектирования данных. Второй этап - свертывание данных.
24.1. Сбор и анализ данных
Сбор и анализ данных имеют целью заполнить пробел, возникающий в результате неспособности проектанта определить на основе собственно го опыта или путем непосредственного изучения критические конфигура ции и величины, характеризующие ситуацию, которой его проект должен соответствовать или которую он призван трансформировать. Сделать это значительно труднее, чем кажется на первый взгляд, потому что на каж дую единицу собранной полезной информации приходится множество аб солютно бесполезных сведений. В реальных условиях релевантная ин формация погребена в массе потенциально нерелевантных данных. Более того, большая часть как полезной, так и бесполезной информации, полу чаемой в результате накопления и свертывания данных, первоначально скрыта от глаз наблюдателя. Полезность информации, представляемой ви зуально механическими и статистическими способами, может быть уста новлена либо путем оценки на основе существующего опыта «на что по хоже то, что происходит» (т.е. формулированием гипотезы), либо путем проведения кратких экспериментальных исследований для предваритель
ного отбора результатов до того, как пойти на крупные затраты времени и средств. Идеально было бы непрерывно проверять релевантность инфор мации и на основе этого изменять избранное направление работы над про ектом или вовсе отказаться от него, если окажется, что это направление бесперспективно.
При сборе и анализе данных полезно мысленно представить себе кар тину конечного результата. Важные особенности такой картины таковы:
1.Данные, которые могут быть собраны, погребены в совокупности объектов и событий, которые слишком удалены, слишком велики, слиш ком малы, слишком быстры или слишком медленны, чтобы их можно бы ло охватить непосредственным наблюдением. Например, аспекты проект ной ситуации, относящиеся к уличному движению в городе, слишком рас сеяны, не совпадают по времени и не могут быть изучены путем непо средственного наблюдения. Кроме того, многие подробности не имеют практического значения и только затеняют данные, которые можно было бы использовать при проектировании, если бы они были известны.
2.Накопление данных означает процесс последовательного извлече ния единиц информации из естественного контекста и включения их в не кую нейтральную промежуточную среду, которую можно сделать доступ ной органам чувств проектанта. Эта среда должна быть достаточно пла стичной, чтобы данные можно было представлять графически и видоиз менять для выявления в них структур, имеющих важное значение. Напри мер, высота над уровнем моря заданных точек ландшафта извлекается аэ рофотосъемщиками и топографами из бесконечного множества данных, которые можно было бы замерить, если бы требовалось полностью оха
рактеризовать каждую точку данного участка земной поверхности. Эти данные преобразуются в элементы гибкой промежуточной среды в ви де пространственных координат (т.е. углов, расстояний, значений широты и долготы), которые могут затем накапливаться и храниться вне связи с са мим ландшафтом и могут по желанию перекомпоновываться для выделения наиболее важных аспектов исходного ландшафта. Основные характеристи ки типовых методов накопления данных приведены в табл. 24.1.
Т а б л и ц а 24 . 1
Типовой метод накопления данных
ВАРИАНТЫ ВЫБОРА
РЕКОМЕНДАЦИИ
РЕЗУЛЬТА
ТЫ
ПРОДОЛЬНЫЕ |
(исторические и зави |
сящие от времени) |
|
|
|
од |
|
Использу |
Сбор не |
|
|
|
||
ПОПЕРЕЧНЫЕ |
(количественныеи |
новременные) |
ются, когда большого |
|
дящего |
объема дан |
|||
|
|
|
необходи |
|
|
|
|
мо опреде |
ных от каж |
|
|
|
лить мас |
дого члена |
|
|
|
штабы |
большой |
|
|
|
происхо |
группы |
НЕИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ |
ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ |
(конкретные |
(абстрактные |
и реалистические) |
и утопические) |
Не планировать методы |
Не накапливать данных, |
анализа информации, |
пока не будет точно ре |
пока не будет выяснен |
шено, каким образом они |
характер данных |
будут анализироваться и |
|
использоваться |
Планирование выполня |
Планирование выполня |
ется быстро, анализ - |
ется медленно,анализ |
медленно |
может осуществляться |
|
быстро при механизиро |
|
ванной обработке данных |
|
ПРИМЕРЫ: |
|
цифровая магнитная |
|
лента, |
|
бумажная перфолента, |
|
графическая запись, |
|
анализ движений |
АС
ВD
ПРИМЕРЫ: |
ПРИМЕРЫ: |
фотоснимки, |
вопросы с множествен |
письменные описания, |
ным выбором ответа, |
собранные образцы, |
цифровые счетчики, |
свободные интервью |
подсчет повторяемости, |
|
топографическая съемка |
24.2. Свертывание данных
Сокращение данных составляет второй этап перекомпоновки, переупорядочивания записанных данных с целью выявления предполагаемых важных схем, или «паттернов». В данном случае такими схемами могут быть контурные карты, перспективные изображения, поперечные разрезы, вычисления уклонов, объемные модели и т.п., получаемые в результате отображения данных в новые структуры. Термин «свертывание (или реду-